Поверхностью Земли

Критерий Рэлея. Лишь для очень длинных волн поверхность Земли условно может считаться гладкой. На сантиметровых и миллиметровых волнах даже травяной покров или небольшая рябь на поверхности моря представляет собой неровную поверхность, не говоря уже о горных хребтах, пересеченной местности или лесных массивах. Крупные и мелкие населенные пункты, отдельные застройки и различные сооружения могут также входить в определение неровной поверхности Земли. Это обстоятельство требует уточнения существующих методов расчета напряженности поля земных волн или же создания новых методов.

Применение того или иного метода расчета на практике предваряется оценкой степени неровности Земной поверхности на конкретной трассе радиосвязи. Эта оценка производится с помощью метода, называемого критерием Рэлея.

­На рис. 2.14 изображена поверхность с неровностью в виде впадины. В отличие от луча 1, отраженного от воображаемой гладкой поверхности (­штриховая линия­), луч 2, отраженный от дна впадины, запаздывает относительно луча 1 по фазе на величину

, (2.44)

где ; h – глубина впадины.

Рис. 2.14. К определению критерия Рэлея

Таким образом, критерием неровности поверхности может служить величина j.

Если положить , то из (2.44) можно определить величину неровности h, соответствующую фазовому сдвигу j:

. (2.45)

Принято считать, что если j < , то поверхность – гладкая, если
j > – неровная. Формула (2.45) является математическим выражением критерия Рэлея.

Как видно из формулы (2.45), кроме относительной высоты неровностей , на степень неровности поверхности влияет также угол скольжения лучей g. Для более пологих лучей поверхность представляется более гладкой.

Отражение волны от неровной поверхности теряет чисто зеркальный характер (рис. 2.15). Появляются диффузно рассеянные лучи, общий уровень которых растет по мере увеличения относительной высоты неровностей и увеличения угла скольжения. Это явление сопровождается соответствующим уменьшением уровня зеркального отраженного луча. Поэтому при расчете поля поверхностной волны следует внести поправки в значение коэффициента отражения.

а б

Рис. 2.15. Характер рассеяния отраженных волн:

а – зеркальное отражение; б – диффузное рассеяние

Еще не разработано надежных методов расчета коэффициента отражения от неровной поверхности, поэтому на практике пользуются значениями, определенными экспериментально для различного типа неровностей (лесной массив, горная местность, морская поверхность при различной силы волнениях и т. д.).

В качестве примера в табл. 2.2 приведены значения коэффициента отражения для одного из видов земной поверхности.

Зоны Френеля. Область пространства, существенно участвующая в распространении радиоволн. Геометрическая (лучевая) трактовка механизма распространения радиоволн не отражает тот факт, что в действительности волна из пункта А в пункт В распространяется не по тоненькой ниточке – «лучу» А В, а в пределах определенного объема пространства вокруг оси АВ. Аналогично можно судить и об определенной области на поверхности Земли, в пределах которой формируется зеркально отраженный луч.

Т а б л и ц а 2.2